TaPHR1基因對小麥苗期耐低磷特性的影響

張超　李興鋒　鮑印廣　等

摘要：采用改進的離子消耗技術，分析了攜帶TaPHR1基因的小麥種質系山農(nóng)824和山農(nóng)899及其親本的磷素吸收動力學特點（Cmin、Km、Vmax、α值），比較了供試材料在低磷水平（10 μmol/L）與正常磷素水平（50 μmol/L）下的含磷量、干物質量、分蘗數(shù)和根冠比。結果表明，含有TaPHR1基因的小麥材料其Cmin、Km減小，Vmax、α值顯著增大，說明TaPHR1基因可改善磷素吸收動力學特性，能夠促進小麥在低磷條件下吸收更多的磷素，并提高莖葉在全株中的磷素分配比例，使小麥在低磷條件下將磷素更多地轉入地上部；低磷條件下，TaPHR1基因可以促進干物質的積累，增加分蘗數(shù)。

關鍵詞：小麥；TaPHR1基因；吸收動力學；干物質積累；分蘗；耐低磷力

中圖分類號：S512.103.4文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2014）10-0068-06

由于磷肥施用量的不斷增加，可溶性無機磷不斷淋出成為無效磷而無法被小麥吸收利用，以土壤作為磷源，小麥作為磷庫，吸收動力學的特性改善可以增加磷素庫容，提高源庫流動效率，減少磷素浪費。本研究表明，TaPHR1基因能夠改善小麥苗期的磷素吸收動力學特性，使小麥在低磷脅迫條件下能高效地吸收磷素，關于小麥成株期的磷素源庫關系有待進一步研究。

參考文獻：

[1]Rajendra B， Bikram D P， Mark S， et al. PHO2， MicroRNA399， and PHR1 define a phosphate signaling pathway in plants [J]. Plant Physiol.， 2006， 141： 988-999.

[2]曾后清， 朱毅勇， 尹曉明， 等. 白羽扇豆缺磷脅迫下miR399與磷響應基因的表達及關系[J]. 土壤學報， 2010， 47（5）： 971-978.

[3]Vicente R， Francisco L， Roberto S， et al. A conserved MYB transcription factor involved in phosphate starvation signaling both in vascular plants and in unicellular algae [J]. Genes and Development， 2001， 15： 2122-2133.

[4]孫佃臣， 沙愛華， 單志慧， 等. 擬南芥miR399耐低磷脅迫研究進展[J]. 中國生物工程雜志， 2011， 31（11）： 102-106.

[5]Fujii H，Chiou T J，Lin S I，et al. A miRNA involved in phosphate-starvation response in Arabidopsis [J]. Current Biology， 2005， 15： 2038-2043.

[6]Chiou T J，Aung K，Lin S I， et al. Regulation of phosphate homeostasis by microRNA in Arabidopsis [J]. The Plant Cell， 2006， 18（2）：412-421.

[7]李國瑜， 李瑤， 陳為序， 等. 濟麥22及其轉TaPHR1基因植株的磷脅迫反應研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學， 2012， 44（9）： 63-69.

[8]Epstein E， Hagen C E. A kinetic study of the absorption of alkali cations by barley roots[J]. Plant Physiol.， 1952， 27： 457-474.

[9]王慶仁， 李繼云， 李振聲. 不同基因型小麥磷素營養(yǎng)閾值的研究[J]. 西北植物學報， 1999， 19（3）： 363-370.

[10]楊秀君， 劉順通， 王明鳳， 等. 不同基因型小麥在水培體系下的磷脅迫反應研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學學報， 2009， 43（2）： 109-112.

[11]Claassen N，Barber S A.A method for characterizing the relation between nutrient concentration and flux into roots of intact plants[J]. Plant Physiol.，1974，54（4）：564-568.

[12]張煥朝， 王改萍， 徐錫增， 等. 楊樹無性系根系吸收H2PO-4動力學特征與磷營養(yǎng)效率[J]. 林業(yè)科學， 2003， 39（6）： 40-46.

[13]袁紅梅. 氮素形態(tài)對小麥礦質營養(yǎng)吸收和氮素代謝相關酶類活性的影響[D]. 濟南：山東大學， 2011.

[14]陳為序， 李瑤， 李太強， 等. 小偃麥種質系山農(nóng)0095耐低磷脅迫特性研究[J]. 麥類作物學報， 2013， 33（4）： 765-770.

[15]張山泉， 陳川， 徐沭， 等. 硫酸-過氧化氫消化法測定植株氮磷鉀方法的改進[J]. 土壤， 2003（2）： 174-175.

[16]柏棟陰， 馮國華， 張會云，等. 低磷脅迫下磷高效基因型小麥的篩選[J]. 麥類作物學報， 2007， 27（3）： 407-410.

[17]普曉英， 趙大偉， 曾亞文， 等. 低磷脅迫下大麥磷高效基因型的篩選[J]. 生態(tài)環(huán)境學報， 2010， 19（6）： 1329-1333.

[18]劉鴻雁， 黃建國， 魏成熙， 等. 磷高效基因型玉米的篩選研究[J]. 土壤肥料， 2004 （5）： 25-29.

[19]劉亞， 李自超， 米國華， 等. 水稻耐低磷種質的篩選與鑒定[J]. 作物學報， 2005， 31（2）： 238-242.

[20]華海霞， 梁永超， 婁運生， 等. 水稻硅吸收動力學參數(shù)固定方法的研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2006， 12（3）：358-362.

[21]盛海君， 杜巖， 居靜， 等. 玉米根系Cr6+吸收動力學特征及幼苗生長的反應[J]. 環(huán)境科學與技術， 2013， 36（8）： 34-40.

[22]易修， 袁嘉韓， 顧鎖娣， 等. 小麥根系吸收萘、菲、芘的動力學特征[J]. 環(huán)境科學學報， 2013， 33（4）： 1135-1140.

[23]趙學強， 介曉磊， 李有田， 等. 不同基因型小麥鉀離子吸收動力學分析[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2006， 12（3）：307-312.

[24]田霄鴻， 李生秀， 王清君. 幾種作物NO-3吸收動力學參數(shù)測定方法初探[J]. 土壤通報， 2001， 32（1）： 16-18， 31.

[25]周再知， 梁坤南， 張玉臣， 等. 柚木優(yōu)良無性系根系養(yǎng)分吸收動力學研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2010， 16（5）： 1258-1263.

[26]David D， Susan S K. Phosphate and silicate growth and uptake kinetics of the diatoms Asterionella formosa and Cyclotella meneghiniana in batch and semi-continuous culture [J]. Phycol.， 1976， 12： 375-383.

[27]蔣小忠. 磷素對小麥生長發(fā)育特性、產(chǎn)量和品質的影響[D]. 揚州： 揚州大學， 2008.

[28]高聚林， 劉克禮， 張永平， 等. 春小麥磷素吸收、積累與分配規(guī)律的研究[J]. 麥類作物學報， 2003， 23（3）： 107-112.

[29]黃亞群， 馬文奇， 劉社平， 等. 春小麥品種磷營養(yǎng)效率研究.Ⅲ. 磷高效品種的特征特性[J]. 麥類作物學報， 2001， 21（1）： 32-38.

[30]宋慶杰， 郭玉蓮， 張春利， 等. 不同基因型小麥品種磷素利用效率研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊， 2010（12）：52-56.

[31]黨紅凱， 李瑞奇， 李雁鳴， 等. 超高產(chǎn)栽培條件下冬小麥對磷的吸收、積累和分配[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2012， 18（3）： 531-541.

[32]彭正萍， 李春儉， 門明新. 缺磷對不同穗型小麥光合生理特性和產(chǎn)量的影響[J]. 作物學報， 2004， 30（8）： 739-744.

[33]楊瑞吉， 張小紅， 王鶴齡， 等. 不同基因型春小麥對磷脅迫適應性研究[J]. 西北植物學報， 2005， 25（11）： 2314-2318.

[34]張恩和， 王惠珍， 閻秋潔. 不同基因型春小麥對磷脅迫的適應性反應[J]. 麥類作物學報， 2006， 26（2）： 117-120.

[35]孔忠新， 楊麗麗， 張政值， 等. 小麥耐低磷基因型的篩選[J]. 麥類作物學報， 2010， 30（4）： 591-595.

[36]邱慧珍. 不同磷效率基因型小麥對苗期供磷狀況的響應及其機理的研究[D]. 蘭州： 甘肅農(nóng)業(yè)大學， 2003.

[18]劉鴻雁， 黃建國， 魏成熙， 等. 磷高效基因型玉米的篩選研究[J]. 土壤肥料， 2004 （5）： 25-29.

[19]劉亞， 李自超， 米國華， 等. 水稻耐低磷種質的篩選與鑒定[J]. 作物學報， 2005， 31（2）： 238-242.

[20]華海霞， 梁永超， 婁運生， 等. 水稻硅吸收動力學參數(shù)固定方法的研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2006， 12（3）：358-362.

[21]盛海君， 杜巖， 居靜， 等. 玉米根系Cr6+吸收動力學特征及幼苗生長的反應[J]. 環(huán)境科學與技術， 2013， 36（8）： 34-40.

[22]易修， 袁嘉韓， 顧鎖娣， 等. 小麥根系吸收萘、菲、芘的動力學特征[J]. 環(huán)境科學學報， 2013， 33（4）： 1135-1140.

[23]趙學強， 介曉磊， 李有田， 等. 不同基因型小麥鉀離子吸收動力學分析[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2006， 12（3）：307-312.

[24]田霄鴻， 李生秀， 王清君. 幾種作物NO-3吸收動力學參數(shù)測定方法初探[J]. 土壤通報， 2001， 32（1）： 16-18， 31.

[25]周再知， 梁坤南， 張玉臣， 等. 柚木優(yōu)良無性系根系養(yǎng)分吸收動力學研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2010， 16（5）： 1258-1263.

[26]David D， Susan S K. Phosphate and silicate growth and uptake kinetics of the diatoms Asterionella formosa and Cyclotella meneghiniana in batch and semi-continuous culture [J]. Phycol.， 1976， 12： 375-383.

[27]蔣小忠. 磷素對小麥生長發(fā)育特性、產(chǎn)量和品質的影響[D]. 揚州： 揚州大學， 2008.

[28]高聚林， 劉克禮， 張永平， 等. 春小麥磷素吸收、積累與分配規(guī)律的研究[J]. 麥類作物學報， 2003， 23（3）： 107-112.

[29]黃亞群， 馬文奇， 劉社平， 等. 春小麥品種磷營養(yǎng)效率研究.Ⅲ. 磷高效品種的特征特性[J]. 麥類作物學報， 2001， 21（1）： 32-38.

[30]宋慶杰， 郭玉蓮， 張春利， 等. 不同基因型小麥品種磷素利用效率研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊， 2010（12）：52-56.

[31]黨紅凱， 李瑞奇， 李雁鳴， 等. 超高產(chǎn)栽培條件下冬小麥對磷的吸收、積累和分配[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2012， 18（3）： 531-541.

[32]彭正萍， 李春儉， 門明新. 缺磷對不同穗型小麥光合生理特性和產(chǎn)量的影響[J]. 作物學報， 2004， 30（8）： 739-744.

[33]楊瑞吉， 張小紅， 王鶴齡， 等. 不同基因型春小麥對磷脅迫適應性研究[J]. 西北植物學報， 2005， 25（11）： 2314-2318.

[34]張恩和， 王惠珍， 閻秋潔. 不同基因型春小麥對磷脅迫的適應性反應[J]. 麥類作物學報， 2006， 26（2）： 117-120.

[35]孔忠新， 楊麗麗， 張政值， 等. 小麥耐低磷基因型的篩選[J]. 麥類作物學報， 2010， 30（4）： 591-595.

[36]邱慧珍. 不同磷效率基因型小麥對苗期供磷狀況的響應及其機理的研究[D]. 蘭州： 甘肅農(nóng)業(yè)大學， 2003.

[18]劉鴻雁， 黃建國， 魏成熙， 等. 磷高效基因型玉米的篩選研究[J]. 土壤肥料， 2004 （5）： 25-29.

[19]劉亞， 李自超， 米國華， 等. 水稻耐低磷種質的篩選與鑒定[J]. 作物學報， 2005， 31（2）： 238-242.

[20]華海霞， 梁永超， 婁運生， 等. 水稻硅吸收動力學參數(shù)固定方法的研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2006， 12（3）：358-362.

[21]盛海君， 杜巖， 居靜， 等. 玉米根系Cr6+吸收動力學特征及幼苗生長的反應[J]. 環(huán)境科學與技術， 2013， 36（8）： 34-40.

[22]易修， 袁嘉韓， 顧鎖娣， 等. 小麥根系吸收萘、菲、芘的動力學特征[J]. 環(huán)境科學學報， 2013， 33（4）： 1135-1140.

[23]趙學強， 介曉磊， 李有田， 等. 不同基因型小麥鉀離子吸收動力學分析[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2006， 12（3）：307-312.

[24]田霄鴻， 李生秀， 王清君. 幾種作物NO-3吸收動力學參數(shù)測定方法初探[J]. 土壤通報， 2001， 32（1）： 16-18， 31.

[25]周再知， 梁坤南， 張玉臣， 等. 柚木優(yōu)良無性系根系養(yǎng)分吸收動力學研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2010， 16（5）： 1258-1263.

[26]David D， Susan S K. Phosphate and silicate growth and uptake kinetics of the diatoms Asterionella formosa and Cyclotella meneghiniana in batch and semi-continuous culture [J]. Phycol.， 1976， 12： 375-383.

[27]蔣小忠. 磷素對小麥生長發(fā)育特性、產(chǎn)量和品質的影響[D]. 揚州： 揚州大學， 2008.

[28]高聚林， 劉克禮， 張永平， 等. 春小麥磷素吸收、積累與分配規(guī)律的研究[J]. 麥類作物學報， 2003， 23（3）： 107-112.

[29]黃亞群， 馬文奇， 劉社平， 等. 春小麥品種磷營養(yǎng)效率研究.Ⅲ. 磷高效品種的特征特性[J]. 麥類作物學報， 2001， 21（1）： 32-38.

[30]宋慶杰， 郭玉蓮， 張春利， 等. 不同基因型小麥品種磷素利用效率研究[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊， 2010（12）：52-56.

[31]黨紅凱， 李瑞奇， 李雁鳴， 等. 超高產(chǎn)栽培條件下冬小麥對磷的吸收、積累和分配[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報， 2012， 18（3）： 531-541.

[32]彭正萍， 李春儉， 門明新. 缺磷對不同穗型小麥光合生理特性和產(chǎn)量的影響[J]. 作物學報， 2004， 30（8）： 739-744.

[33]楊瑞吉， 張小紅， 王鶴齡， 等. 不同基因型春小麥對磷脅迫適應性研究[J]. 西北植物學報， 2005， 25（11）： 2314-2318.

[34]張恩和， 王惠珍， 閻秋潔. 不同基因型春小麥對磷脅迫的適應性反應[J]. 麥類作物學報， 2006， 26（2）： 117-120.

[35]孔忠新， 楊麗麗， 張政值， 等. 小麥耐低磷基因型的篩選[J]. 麥類作物學報， 2010， 30（4）： 591-595.

[36]邱慧珍. 不同磷效率基因型小麥對苗期供磷狀況的響應及其機理的研究[D]. 蘭州： 甘肅農(nóng)業(yè)大學， 2003.